Phasics波前傳感器的應(yīng)用案例（一）SID4在超快激光的前沿應(yīng)用
Phasics的波前傳感器憑借其精度和廣泛的適用性,，已成為超快激光設(shè)施中的關(guān)鍵診斷工具,。以下是一些近期應(yīng)用實(shí)例，展示了SID4系列波前傳感器在國際前沿科研中的應(yīng)用場景及其對高能激光系統(tǒng)優(yōu)化的貢獻(xiàn)：
一,、SID4在超快激光的前沿應(yīng)用
1.1對研究過程中因熱效應(yīng)引起的波前畸變分析-中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所和中國科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電工程中心
圖1 多程激光放大系統(tǒng)
中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所和中國科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電工程中心的研發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了Phasics SID4波前傳感器,，對研究過程中因熱效應(yīng)引起的波前畸變進(jìn)行了高精度,、多維度的測量和分項(xiàng)分析,。SID4為團(tuán)隊(duì)深入了解熱致畸變的成因、影響因素及具體分布特征提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐,，從而有效推動(dòng)了激光系統(tǒng)性能優(yōu)化與熱管理改進(jìn)的研究進(jìn)程,。
圖2. 由熱效應(yīng)引起的波前畸變圖(SID4圖像)
高能量、高重復(fù)頻率的固體激光系統(tǒng)近年來備受關(guān)注,。在中國的神光SG裝置和美國的guo家點(diǎn)火裝置（NIF）中,，預(yù)放大模塊通常是焦耳級(jí)的固體激光放大裝置。上海光機(jī)所和中國科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電工程中心的科研人員提出了一種采用Nd與K9玻璃端面鍵合結(jié)構(gòu)的二極管端面泵浦激光放大器，實(shí)現(xiàn)了焦耳級(jí)放大,、高光效及高能量提取效率,。在9.02J泵浦下，通過十二程放大技術(shù),，輸出能量達(dá)1.17 J（1 Hz,，1053 nm），光-光轉(zhuǎn)換效率13.01%,，有效能量提取效率44.23%,。K9玻璃的高熱導(dǎo)率有效緩解了熱致波前畸變問題，使整體波前畸變較未鍵合結(jié)構(gòu)降低了14.29%,，展現(xiàn)了鍵合結(jié)構(gòu)在熱管理優(yōu)化中的優(yōu)勢,。
1.2對高功率激光系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化-韓國光州科學(xué)技術(shù)學(xué)院
韓國光州科學(xué)技術(shù)學(xué)院（GIST）基礎(chǔ)科學(xué)研究所和相對論激光科學(xué)中心采用Phasics SID4 HR波前傳感器對高功率激光系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。
圖3：激光驅(qū)動(dòng)電子加速與太赫茲輻射示意圖
該團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Nature的文章中,，探討了利用激光尾波場加速（LWFA）產(chǎn)生高能太赫茲輻射,，尤其是在使用氮?dú)庾鳛槟繕?biāo)氣體時(shí)表現(xiàn)尤為顯著。通過引入Phasics SID4 HR波前傳感器,，研究團(tuán)隊(duì)精確測量出太赫茲輻射生成過程中的等離子體波前信息,，優(yōu)化電子加速和輻射輸出。
Phasics產(chǎn)品能夠幫助科學(xué)家更好地理解并控制等離子體加速過程中的光束特性,，提升實(shí)驗(yàn)的精度和效率,。
圖4 a) 從Lanex 1獲取的電子電荷 b) 從Lanex 2獲取的電子峰值能量 c) 使用太赫茲熱釋電探測器（PED）測量的信號(hào)，均在不同的焦點(diǎn)位置（x軸）和氣體背壓（y軸）下測量,。目標(biāo)氣體為100%氦氣,、97%氦氣和3%氮?dú)獾幕旌衔铮约?00%氮?dú)狻?/p>
d) 電子電荷（紅線）,、峰值能量（藍(lán)線）和太赫茲信號(hào)（黑線）隨壓力變化,。黑色星號(hào)代表圖2中選定的數(shù)據(jù)。在a中,，黑色條紋表示由于強(qiáng)電磁脈沖（EMP）未獲取100%氮?dú)鈹?shù)據(jù)
1.3為激光系統(tǒng)提供高精度的波前檢測-美國勞倫斯利弗莫爾guo家實(shí)驗(yàn)室
美國Lawrence Livermore國jia實(shí)驗(yàn)室NIF項(xiàng)目正在進(jìn)行的精密診斷系統(tǒng)升級(jí)中,，Phasics SID4-HR波前傳感器作為關(guān)鍵組件，正在為激光系統(tǒng)的波前檢測提供精度,，支持激光系統(tǒng)的重調(diào)試和性能優(yōu)化,。
圖5 通過拼接飽和和未飽和信號(hào)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍
精密診斷系統(tǒng)（PDS）是安裝在guo家點(diǎn)火裝置（NIF）中的一套激光診斷工具，能夠捕捉并診斷1053nm（1ω）光束,，曾用于驗(yàn)證NIF的zui終光學(xué)3Ω頻率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì),。PDS經(jīng)過十多年未使用后重新啟用并進(jìn)行了增強(qiáng)，加入了Phasics的高分辨率波前成像,、時(shí)間分辨的近場成像系統(tǒng)以及1ω光譜儀等新診斷工具,，改善了對激光性能的理解和光束的表征,，尤其是在光束間差異的分析上取得了進(jìn)展。
1.4提升中紅外激光系統(tǒng)的光束質(zhì)量-匈牙利ELI-ALPS研究中心
ELI-ALPS研究中心是匈牙利的一個(gè)shi界級(jí)科研機(jī)構(gòu),，致力于阿秒光脈沖和高強(qiáng)度激光領(lǐng)域的研究,。它是ji端光基礎(chǔ)設(shè)施（ELI）項(xiàng)目的一部分，目標(biāo)是通過超快光學(xué)技術(shù)探測超短時(shí)間尺度的物理現(xiàn)象,。該研究中心主要支持物理,、化學(xué)和生物等多個(gè)領(lǐng)域的前沿科學(xué)研究，聚焦于激光與物質(zhì)相互作用的超快過程,。
圖6 超快脈沖展寬及熱成像監(jiān)測的診斷系統(tǒng)
在ELI-ALPS研究中心,，Phasics SID4 DWIR波前傳感器被用于100 kHz中紅外OPCPA系統(tǒng)的波前和聚焦特性測試。Phasics幫助ELI-ALPS驗(yàn)證了系統(tǒng)的空間分辨能力和波前畸變,，極大提升中紅外激光系統(tǒng)的光束質(zhì)量,。
1.5對相互作用腔中的焦點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化（精確測量和映射氣體密度剖面）-羅馬尼亞CETAL Petawatt裝置
CETAL Petawatt拍瓦系統(tǒng)集成了Phasics的OASys自適應(yīng)光學(xué)回路，并利用Phasics的SID4波前傳感器對相互作用腔中的焦點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化,。SID4在該系統(tǒng)中還被用于精確測量和映射氣體密度剖面,，為提高實(shí)驗(yàn)精度提供可靠支持。
二,、SID4波前傳感器介紹
相位四波橫向剪切干涉儀,，稱為SID4波前傳感器，QWLSI技術(shù)是為了克服Shack-Hartmann (SH)技術(shù)的分辨率不足而開發(fā)的,。它采用了智能衍射光柵設(shè)計(jì),，具有高靈敏度、高分辨率,、高重復(fù)性的特點(diǎn),。
圖1 SID4波前傳感器部分測試結(jié)果圖
★什么是波前傳感器?
波前傳感器是一種設(shè)計(jì)用來測量光波前的裝置。術(shù)語“波前傳感器";適用于不需要任何參考光束干擾的波前測量儀器,。波前傳感器的應(yīng)用范圍很廣,，如光學(xué)測試和對準(zhǔn)(表面測量)、傳輸波前誤差測量,、調(diào)制,。
★QWLSI四波橫向剪切干涉測量原理
四波橫向剪切干涉測量(QWLSI原理) 具有納米級(jí)靈敏度和高分辨率的相位和強(qiáng)度。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)依靠衍射光柵將入射光束復(fù)制成4個(gè)相同的波,。經(jīng)過幾毫米的傳播,，4個(gè)波紋重疊并干涉，在檢測器上產(chǎn)生干涉圖,。
★QWLSI四波橫向剪切干涉技術(shù)優(yōu)勢
四波橫向剪切干涉測量技術(shù)(QWLSI),，也被稱為改進(jìn)哈特曼掩模技術(shù),。它以其高空間分辨率,，無需中繼透鏡即可測量發(fā)散光束的能力和消色差而脫穎而出,。該技術(shù)于2004年由Phasics在市場上推出，現(xiàn)在因其性能和易于集成而獲得國際認(rèn)可,。
圖2 SID4波前傳感器
圖3 棋盤格網(wǎng)柵
三,、190-400nm紫外波前傳感器
四、400-1100nm可見光-近紅外波前傳感器
五,、900-1700nm短波紅外波前傳感器
六,、 3-5 µm＆8-14 µm中紅外波前傳感器
聲明：未經(jīng)昊量光電波前傳感器原廠法國Phasics授權(quán)，不得擅自使用文章內(nèi)容及圖片中的品牌信息,，侵權(quán)必究,！
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上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器,、光電調(diào)制器,、光學(xué)測量設(shè)備、光學(xué)元件等,，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工,、光通訊、生物醫(yī)療,、科學(xué)研究,、國防、量子光學(xué),、生物顯微,、物聯(lián)傳感、激光制造等,；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝,，培訓(xùn)，硬件開發(fā),，軟件開發(fā),，系統(tǒng)集成等服務(wù)。
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